4. Discussion
4.1 Soil properties
Um dos primeiros autores em reportar medições de RMB magnetizando amostras, submetidas a tensão mecânica, em orientações não paralelas ao sentido da tensão foi Kwun37. Em 1985, ele conduziu experimentos em chapas de vários tipos de aço estrutural, laminadas a quente e recozidas para minimizar os efeitos da tensão residual. A amplitude do RMB foi medida a 0°, 30°, 45°, 60° e 90° em referência ao sentido de aplicação da tensão, para vários patamares de carregamento, indo da compressão à tração dentro do limite de escoamento de cada material. A Figura 26 ilustra os resultados obtidos em uma amostra de aço - . Pode ser notado que em condições de carregamento nulo, o RMB medido no material possui uma tendência muito homogênea, quase isotrópica. No entanto esta
tendência desaparece com a aplicação do carregamento, refletindo de maneira macroscópica tanto a tendência de crescimento dos domínios orientados favoravelmente à tração quanto a diminuição dos mesmos no sentido perpendicular ao carregamento de compressão.
Figura 26 Variação da amplitude do RMB em relação ao ângulo de magnetização para vários patamares de carregamento37
Posteriormente, em 1990, Jaggadish38, explorou os efeitos do RMB em função do ângulo de aplicação do campo magnético, enquanto que uma seção de aço (2% de Mn) para tubulações (sem maiores detalhes na referência) era submetida tanto a tração como a compressão, usando a montagem experimental ilustrada na Figura 27a. Mediante o deslocamento da prensa móvel foram induzidos estados de tração e de compressão na superfície do tubo (dentro do limite elástico). No sistema de referência escolhido, a direção axial do tubo corresponde ao eixo - , enquanto que a direção circunferencial do mesmo (sentido de indução da tensão) corresponde ao eixo ° -
Na Figura 27b, pode ser notado que para o estado de tensão nula, existe uma anisotropia magnética orientada no sentido axial do tubo, provavelmente resultado do processo de fabricação. Na medida em que a tração foi induzida, houve
mudanças na anisotropia magnética, sendo que no final do processo o valor do RMB máximo corresponde a uma orientação de 50°-230°, com a tendência de girar para se reorientar no sentido da tensão máxima. Embora não tenha sido notado no trabalho, a dificuldade que a anisotropia magnética teve para se reorientar completamente paralela ao sentido da tração, provavelmente é devida à presença de uma forte anisotropia magnética inicial.
A Figura 27c apresenta os resultados com tensões de compressão, onde a amplitude da anisotropia magnética diminui levemente sem se reorientar já que a tensão mecânica induzida gera um estado de anisotropia paralelo à anisotropia inicial. As variações do RMB com a tensão, até o momento, foram apresentadas no sistema de coordenadas cartesiano, já que na época não era costumeira a representação polar encontrada em trabalhos posteriores.
Figura 27 Montagem experimental (a) para avaliar a variação angular do RMB relativas à tração (b) e à compressão (c) em tubulações de aço38
Em contraste, Gauthier8 corroborou a influência da anisotropia magnética inicial em medições de RMB efetuadas em uma viga de aço estrutural laminada a frio, com de espessura (sem maiores detalhes na referência). A Figura 28a ilustra os resultados experimentais de medições feitas tanto na superfície exterior quanto na superfície interior quando a viga foi submetida a tensões uniaxiais tanto de tração como de compressão. Pode-se observar que mesmo se a tendência da é de aumentar na tração e diminuir na compressão, os comportamentos são substancialmente diferentes em ambas as superfícies. A Figura 28b ilustra as medições angulares de RMB, em cada uma das superfícies, em condições de carregamento externo nulo, confirmando a existência de diferenças na anisotropia magnética (representadas por meio de coordenadas polares ao invés de cartesianas). Estas diferenças são atribuídas às tensões residuais resultantes de processos tais como a laminação e o corte. Observando as distribuições de anisotropia magnética em ambas as superfícies, a distribuição medida na superfície interior está praticamente perpendicular à da superfície exterior, além de possuir uma área menor, o que pode refletir um estado de tensão residual de compressão. Estes resultados deixam em evidência a importância de conhecer a distribuição de anisotropia magnética antes de realizar um ensaio de tensão uniaxial. Os resultados utilizando magnetização unidirecional paralela à direção de laminação (DL), não possuem o comportamento aproximadamente linear esperado, sendo afetados pela reorientação da anisotropia magnética inicial, induzida pelo processo de carregamento.
Figura 28 Variação da EnergiaRMB relativa à tensão uniaxial em ambas as superfícies da
amostra (a) junto com as medições angulares respectivas para um nível fixo de carregamento (b)8
Segundo as observações experimentais de Clampham39, as diferenças angulares dos parâmetros descritivos do RMB em relação à tensão mecânica aplicada, são originadas pela aparição de um eixo de fácil magnetização (ou simplesmente, eixo fácil) na direção de aplicação da tensão. Este eixo aparece devido a uma reorientação dos domínios de 180° com a direção da mesma, acrescentando a população de domínios de 180° que já estavam orientados de maneira favorável com a tensão. Clampham39, corroborou que o eixo fácil tem uma relação muito mais estreita com o estado de tensões do que com a textura e/ou a microestrutura em tubulações de aço. Estas tubulações são fabricadas utilizando chapas de aço (sem maiores detalhes na referência) laminadas a quente, recozidas, deformadas plasticamente para obter uma forma cilíndrica e posteriormente soldadas. Foi feita uma análise de textura mediante difração de raios-x, indicando uma distribuição preferencial das direções <100> escassa ou nula. Posteriormente, foram efetuadas medições angulares de RMB antes e depois de realizar um tratamento térmico a uma temperatura insuficiente para alterar a textura, promover mudanças de fase ou iniciar a recristalização. Sem embargo a temperatura foi suficiente para reduzir a energia de deformação da célula unitária. Os resultados, ilustrados na Figura 29, comprovam que depois do tratamento térmico a tendência angular do RMB é isotrópica. A presença inicial do eixo fácil é atribuída a estados de tensão residual, induzidos durante a deformação em frio para conformar a tubulação.
A representação polar da distribuição angular do RMB, não é útil somente para identificar estados de tensão residual. A técnica, utilizada por autores tais como Krause40 e mais recentemente no LADIN, por Capó-Sánchez41, também permite acompanhar de forma mais clara (em comparação com a Figura 26 e a Figura 27 ) as mudanças da anisotropia magnética, induzidas pela tensão mecânica aplicada. Capó-Sánchez41 detalhou a evolução da distribuição angular do RMB em relação a uma tensão de tração aplicada de maneira uniaxial. A Figura 30 detalha os resultados de experimentos realizados utilizando uma amostra de aço ASTM 36 (espessura de 1.2mm, laminado a frio).
Figura 30 Representação polar da variação das medições angulares de RMB relativas à tração41
As linhas contínuas entre os pontos de medição na Figura 30 são os resultados de um ajuste obtido previamente por Krause20; 42, quem popularizou a apresentação das medições angulares de RMB de maneira polar. O ajuste, além de ser usado para suavizar as medições obtidas, é usado para caracterizar a em função dos parâmetros dados pela expressão:
onde e são os parâmetros de ajuste enquanto é o ângulo entre o campo aplicado e o eixo fácil ( ). Foi estabelecido que o parâmetro é proporcional ao RMB devido aos componentes isotrópicos presentes na amostra, enquanto é um excesso de RMB produzido pela movimentação irreversível das paredes de domínio de 180° que contribuem com o eixo de fácil magnetização. Mandache43, em experimentos utilizando uma chapa com 2.8mm de espessura, de aço de baixo carbono laminado a quente (sem maiores detalhes na referência), registrou o comportamento dos parâmetros , , e , durante um ensaio de tração (Figura 31). Neste caso, antes de começar o ensaio, a amostra apresentava um na direção transversal ao sentido do carregamento. No entanto, com o acréscimo da tração, foi se orientando em sentido paralelo à mesma. Durante a reorientação de , o ponto com a tendência mais isotrópica correspondeu a . A teve a tendência de aumentar durante todo o processo devido à reorientação dos domínios de 180° orientados favoravelmente ao sentido da tração.
Figura 31 Evolução dos parâmetros de ajuste da equação (15) em relação à tração43
A utilização das medições angulares de RMB constitui uma excelente ferramenta para a detecção de estados de tensão mecânica, tanto aplicada quanto residual. No entanto, os resultados são comumente obtidos em condições controladas de laboratório. A utilização desse método em campo para monitorar dinamicamente mudanças de tensão é pouco viável, já que o procedimento de medição é demorado e propenso ao erro (dado que envolve a constante manipulação da sonda RMB) e requer um processamento off-line.